Prodhuesi i Impiantit të Mikrogravitetit "Disco Ball": 13 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Përshëndetje lexues, ky projekt është një paraqitje profesionale për Konkursin Growing Beyond Earth Maker.

Ky projekt është një dëshmi e konceptit për një dizajn të mundshëm mbjellës që mund të përdoret për të rritur planin në mikrogravitet.

Bazuar në rregullat e konkursit, unë rendita kërkesat e sistemit,

1. Sistemi duhet të përshtatet në një zonë 50 cm^3.
2. Sistemi duhet të përfitojë nga mikrograviteti.
3. Sistemi mund të orientohet në çdo pozicion
4. Sistemi mund të jetë burim energjie nga jashtë nga shinat e brendshme të energjisë të ISS.
5. Sistemi duhet të automatizojë pjesën më të madhe të procesit në rritje me ndërveprim minimal nga astronautët.

me supozimet e mësipërme fillova të hartoj sistemin.

Hapi 1: Propozimi i projektit

Për të filluar fillova një përshkrim të përafërt të asaj që mendova se mund të duket sistemi, Ideja fillestare që kisha ishte një rruzull i pezulluar në qendër të mjedisit në rritje me ndriçim të montuar në kornizën përreth.

Baza e kësaj kutie do të strehonte ujin dhe elektronikën.

Në këtë fazë fillova të rendis renditjen e përbërësve të mundshëm të një sistemi të tillë,

1. Kornizë - Do të duhet të zgjidhni një material të përshtatshëm kornizë
2. Ndriçimi - Çfarë lloj ndriçimi do të ishte më i miri? Shirita LED?
3. Sensorë - Që sistemi të automatizohet do të duhet të jetë në gjendje të ndiejë lagështi si lagështia dhe temperatura.
4. Kontrolli - Përdoruesit do t'i duhej një mënyrë për të bashkëvepruar me MCU

Qëllimi i këtij projekti është të prodhojë një dëshmi të konceptit, bazuar në mësimet e nxjerra unë do të bëj një listë të punës dhe zhvillimit të ardhshëm të kërkuar për ta çuar këtë ide më tej.

Hapi 2: Vërtetim i Konceptit - BOM

BOM (Fatura e Materialeve) për këtë projekt do të kushtojë përafërsisht 130 £ për të porositur gjithçka që kërkohet, nga kjo kosto afërsisht 100 £ do të përdoren për të bërë një njësi të vetme të prodhimit të uzinës.

Ka të ngjarë që ju të keni një pjesë të mirë të përbërësve elektronikë duke zvogëluar në mënyrë dramatike kodin.

Hapi 3: Elektronikë - Dizajn

Unë kam përdorur Fritzing për të planifikuar elektronikën e kërkuar për këtë projekt, Lidhjet duhet të shkojnë si më poshtë,

LCD 16x2 I2C

1. GND> GND
2. VCC> 5V
3. SDA> A4 (Arduino)
4. SCL> A5 (Arduino)

Kodifikues rrotullues (D3 & D2 u zgjodhën pasi janë kunjat Arduino Uno Interupt)

1. GND> GND
2. +> 5V
3. SW> D5 (Arduino)
4. DT> D3 (Arduino)
5. CLK> D2 (Arduino)

Sensor Temp DS18B20

1. GND> GND
2. DQ> D4 (Arduino, me tërheqje 5V deri në 4k7)
3. VDD> 5V

Sensori i Lagështisë së Tokës

1. A> A0 (Arduino)
2. -> GND
3. +> 5V

Moduli i Stafetës së Dyfishtë

1. VCC> 5V
2. INC2> D12 (Arduino)
3. INC1> D13 (Arduino)
4. GND> GND

për lidhjet e tjera ju lutemi shikoni diagramin e mësipërm.

Hapi 4: Elektronikë - Montimi

Unë mblodha elektronikën siç përshkruhet në diagramin e faqes së mëparshme, Kam përdorur protoboardin për të bërë një mburojë për Arduino Uno, Për ta bërë këtë, unë e thyeva tabelën në madhësinë afërsisht të Uno, pastaj shtova kunjat e titujve meshkuj që përputheshin me titujt femra në Uno.

Nëse lidhjet përputhen me diagramin e mëparshëm, sistemi duhet të funksionojë si duhet, mund të jetë një ide e mirë të vendosni lidhjet në një mënyrë të ngjashme me mua për thjeshtësi.

Hapi 5: Softuer - Plan

Ideja e përgjithshme për funksionalitetin e softuerit është që sistemi të sillet vazhdimisht rreth leximit të vlerave të sensorit. Në çdo cikël vlerat do të shfaqen në LCD.

Përdoruesi do të jetë në gjendje të hyjë në meny duke mbajtur çelësin rrotullues poshtë, pasi të zbulohet kjo, UI -ja e menysë do të hapet. Përdoruesi do të ketë disa faqe në dispozicion,

1. Filloni pompën e ujit
2. Ndrysho gjendjen LED (ndezur / fikur)
3. Ndryshoni modalitetin e sistemit (automatik / manual)
4. Dil nga menyja

Nëse përdoruesi ka zgjedhur modalitetin Automatik, sistemi do të kontrollojë nëse nivelet e lagështisë janë brenda vlerës pragu, nëse nuk janë, automatikisht do të pompojë ujin të presë një vonesë fikse dhe të ri-kontrollojë.

Ky është një sistem bazë automatizimi, por do të funksionojë si një pikënisje për zhvillimet e ardhshme.

Hapi 6: Softuer - Zhvillimi

Bibliotekat e kërkuara

• Temperatura Dallas
• LiquidCrystal_I2C-master
• OneWire

Shënime Softuerike

Ky kod është draft kodi i parë i cili i jep sistemit funksionalitetin bazë, që përfshin

Shihni bashkangjitur Nasa_Planter_Code_V0p6.ino për ndërtimin e fundit të kodit të sistemit, Leximet e temperaturës dhe lagështisë në ekran.

Modaliteti Automatik & Modaliteti Manual - Përdoruesi mund të bëjë që sistemi të pompojë ujin automatikisht në një lagështi të pragut

Kalibrimi i Sensorit Moisuture - AirValue & WaterValue cont int duhet të mbushet me dorë pasi secili sensor do të jetë paksa i ndryshëm.

Ndërfaqja e përdoruesit për kontrollin e sistemit.

Hapi 7: Mekanike - Dizajni (CAD)

Për të hartuar këtë sistem kam përdorur Fusion 360, asambleja përfundimtare mund të shihet/ shkarkohet nga lidhja më poshtë

a360.co/2NLnAQT

Asambleja përshtatet në zonën e konkursit prej 50cm^3 dhe ka përdorur tub PVC për të ndërtuar kornizën e kutisë, me kllapa të printuar 3D për lidhjet e qosheve. Kjo kornizë ka më shumë pjesë të printuara 3D që përdoren për të montuar muret e rrethimit dhe ndriçimin LED.

Në qendër të rrethimit kemi mbjellësin "Disco Orb" i cili është një kuvend me 4 pjesë, (2 gjysma e rruzullit, 1 bazë e rruzullit, 1 tub). Kjo ka ndërprerje specifike për të lejuar që tubi i pompës së ujit dhe sensori kapacitiv i lagështisë të futen në pjesën e tokës.

Në bazë të dizajnit mund të shihni kutinë e kontrollit, kjo përmban elektronikën dhe i jep ngurtësi kornizës. Në këtë seksion mund të shohim shfaqjen dhe kontrollet e Ndërfaqes së Përdoruesit.

Hapi 8: Pjesët mekanike - të printuara 3D

Asambleja mekanike kërkon pjesë të ndryshme të printuara 3D, Kllapa me Kornizë Këndi, Mbajtës të Panelit Anësor, Varesë E Dyerve, Mbajtëse LED & Kllapa Kutie Kontrolli, Këto pjesë duhet të kenë gjithsej 750g peshë dhe 44 orë kohë printimi.

Pjesët ose mund të eksportohen nga asambleja 3D e lidhur në faqen e mëparshme ose mund të gjenden në thingiverse këtu, www.thingiverse.com/thing:4140191

Hapi 9: Mekanike - Montimi

Vini re se montimi im anashkaloi pjesët e murit të rrethimit, kryesisht për shkak të kufizimeve të kohës dhe kostos, Së pari, ne duhet të shkurtojmë tubin PVC në seksione 440 mm, do të na duhen 8 seksione tubash si kjo. 8 Shtylla LED të Shtypura & 4 Kllapa Këndi me Kornizë.

Tani duhet të përgatisim shiritat LED,

1. Pritini shiritat në shenjat e gërshërëve në gjatësi afërsisht 15 cm, ne duhet të presim 8 pjesë të shiritit LED
2. Ekspozoni jastëkët + & - duke hequr pak gome
3. Ngjitni lidhëset e kokës mashkullore (Pritini pjesët prej 3 dhe lidhni çdo fund në një jastëk)
4. Hiqeni mbrojtësin ngjitës në pjesën e pasme të secilës shirit dhe ngjiteni në pjesët e printerit 3D të montuar në LED.
5. Tani bëni një kabllo për të lidhur të gjitha anët pozitive dhe negative të secilës shirit
6. Më në fund ndizeni atë dhe kontrolloni që të gjitha LED -et janë duke punuar

Hapi 10: Projekti - Progresi Deri tani

Deri më tani kjo është aq sa kam arritur përmes montimit të këtij projekti, Kam në plan të vazhdoj përditësimin e këtij udhëzuesi ndërsa projekti zhvillohet,

Çfarë mbetet për të bërë

• Montimi i plotë i kutisë së kontrollit
• Elektronikë e Shtëpisë
• Provoni sistemin e pompimit të ujit
• Rishikoni përparimin

Hapi 11: Mësimet e nxjerra

Edhe pse deri më tani projekti nuk ka përfunduar, unë kam mësuar ende disa gjëra të rëndësishme nga hulumtimi i këtij projekti.

Dinamika e lëngjeve në Mikrogravitet

Ky është një subjekt jashtëzakonisht kompleks, i cili prezanton shumë çështje të padukshme për dinamikat standarde të lëngjeve të bazuara në gravitetin. Të gjitha instinktet tona natyrore për mënyrën se si lëngjet do të veprojnë dalin nga dritarja në mikrogravitet dhe NASA-s iu desh të shpikte përsëri timonin për të funksionuar sisteme relativisht të thjeshta të bazuara në tokë.

Ndjenja e lagështisë

Mësoni rreth metodave të ndryshme që përdoren zakonisht për zbulimin e lagështirës (Sensorë volumetrikë, Tensiometra dhe gjendje të ngurtë, shihni këtë lidhje për një lexim të mirë mbi temën

Shënime të vogla

Tub PVC është i shkëlqyeshëm për ndërtimin e shpejtë të kornizave, Kam nevojë për mjete më të mira të punimit të drurit!

Planifikoni paraprakisht për projektet e hobi, segmentoni detyrat dhe caktoni afate si në punë!

Hapi 12: Puna në të ardhmen

Pasi lexova se si menaxhojmë dinamikën e lëngjeve në mikrogravitet, jam shumë i interesuar të krijoj zgjidhjen time për problemin, Unë do të doja ta çoja këtë dizajn të përafërt më tej, ideja për këtë sistem është përdorimi i një rezervuari me shami me motorë stepper që mund të ngjeshin zonën e enës për të mbajtur një presion të caktuar tubi.

Hapi 13: Përfundim

Faleminderit për leximin Shpresoj se ju ka pëlqyer, nëse keni ndonjë pyetje ose dëshironi ndihmë me ndonjë gjë të mbuluar në këtë projekt mos ngurroni të komentoni!

Jack.